河南内乡县银洞沟银多金属矿床碳、氢、氧同位素地球化学.pdf

刃 一一 魂 乃岩石学报 河南 内乡县银洞沟银 多金属矿床碳 一 氢 一 氧同位素 地球化学 张静 燕光谱叶霖李国平 李忠烈 王志光 一 入 中国地质大学地质过程与盯产资源 国家重点实验室 北 京 北京大学造山带与地壳演化实验室 比京 弓 国科学院地球 化学 研究 所 贵阳肥 河南省有色地质勘察尚 郑州 人治 下 了份 移 盯 人 了 二二 可 碗 必 够 肠占 了 去 硬犷 拼 了 为 丫 走 介了 二产下 价珍 了 倪 尸 一 石 一 沂 可 一艺 二 份 吧 丫 习 份 价 了 夕喻 户 盯 八 寿 邵 以 一一 交稿 一 一 改回 一 一 脚 一 仆 下 一一 一 一 王 一卜 一 吕 卜小 一月 二 一 一 一 一 科 一一一一 一 一 于 一 工 一 之 王 邵 一 史 一 一一 一卜 角 一 一 一 一 一 一一 印 一 一 一 一 一 一 一 一答 一一一 丫 一 一 于 一 一 一 一一 一 一卜 二一 一一 一一 摘要 河南内乡银洞沟银多金属矿床赋存于东秦岭北坡的二 郎坪群 属于断裂构造控制 的脉状造山型银多金属矿床 成矿流体 吕 值为 一 价 吕 值为 一 一 吕 值为 一 早 阶段流 体 为源于含海相碳酸盐的 岩石组合 的变质脱水 晚期 流体来自大气降水 的循环矿区南侧含大理 岩的秦岭群符合早阶段变质流 体的源区岩性特征 因此 认为 在中生代扬子 与中朝大 陆碰撞过程中 秦岭群板片沿朱夏断裂向北陆内俯冲到二郎坪 地体之下 在二郎坪 地体之下变质脱 水 导致造山型银 金矿床成矿流体系统发育 流 体在赋矿构造的韧脆性转变带或初脆性转变期却载成矿物质 形成银洞沟大 型银多金属矿床 关键词成矿流体氢氧碳同位素体系银洞沟银多金属矿床秦岭造山带河南省 中图法分类号氏一 本义得到 自然利学基金项日 编 号 第一作者简介张静 女年生 博十 不 科学 坑自人戈项 日和 目土资源大调 查项目 的资上 讲师矿床学和地球化学专业 一 川 山 飞幼 沁 即 图银洞沟银矿区域地质图 黔 图 一 秦岭造山带构造框架又据 曰司 简化图 一 矿区主要矿脉分布 据河南有色地 质勘杳院 修改 卜 二 人 一 尸 飞 二 川 江 一 一 万 邵 击 一 于 万 拓闪 一 一 银洞沟银多金属 矿床是继桐柏县破山银矿和洛宁县铁 炉坪银矿之后于年在东秦岭河南省发现 的第三个 大型银矿 王志光等 亥矿床和板厂银多金属矿床均 发现于陈衍景和富士谷预测的 夏馆银金铅锌矿段 内图且 产于碰撞 造山成 岩 成矿 和流体 作用 模式 即模 式陈行了景和富士谷 司 的断控热液矿床带 因此该矿 床是检验模式之科学性 与实用性的理想研究对象 目前 际卜掀起 了造型金矿 广 二 研 究热潮 我国很 多 矿床或矿集区也被确认 为 造山型 七 一 陈衍景等 一 虽然银 铜 铅 锌 汞 锑等元素的地球化学性 质 与金相似 且常常共生 但很少有人探讨造山型银 铜等 矿床的存在与否应为缺陷根据我 国的实际情况和实例 研究 我国学者率先提 出 一 造山 型银 矿陈衍景 等 和造山型铜可 一 的 存在 然而 造山 型银 矿 造山 型铜矿 的存在是否有 普遍 性 能否成为造山型 家族 的重要成员 值得更多的研究 实例佐证 鉴于上述 断控脉状的银洞沟银多金属矿床的研究意 义重大 作者们开展了系统 的地质地球化学解剖 并已从矿 床地质和流体包裹体地球化学特征方面论证其为断控造山型 银矿床 张静等 只 本文则介绍碳 氢 氧同位素地球化学 研究的结果 探讨成矿流体系统的性质 产生 和演化规律 区域地质和矿床地质 内乡县银洞沟银多金属矿床位于秦岭造山带东段北坡 二 王志光等 图 赋矿围岩为 晚兀古代 一 早古生代的二郎坪群 多数矿 一 体产于二郎坪群上 部小寨组 含碳质细碎屑岩系中 主要岩性 为绢云 石英片岩 部分矿体产在火神庙组细碧角斑岩系中通王志光等 图矿区位于朱夏断裂以北约处王志光等 朱夏断裂及其次级断裂 为控矿构造矿区内发育多 种岩浆岩 尤其以晚古生代中期和燕山期花岗岩类最 为醒 工 河南有色地质勘查院河南内乡 一 南召地区银铜铅矿资源 评价项习设计一弓 一 张静等河南内乡县银洞沟银 多金属矿床碳 一 氢 一 氧同位素地球化学 而用于质谱分析 包裹体水的氢同位素备样是把分选 的单矿物在 以下烘干后在真空系统中逐步加热抽走 次生包裹体水 加热至 使其中的包裹体热爆 释放的水 通过收集 冷凝和纯化处理 然后用锌置换 出水中的氢 进而 对获得的进行质谱分析矛石英 中包裹体的碳同位素备 样是在高于样品均一 温度的条件下爆裂释放包裹体中的气 体然后用液氮 一 酒精逐步冷凝纯化 提取 用于碳同位 素的测试 最后 用气体质谱仪对上述步骤制备的 气体进行氧 氢 碳 同位素测 试 以 一 标准报出氢氧同位素组成 以 标准报出碳 同位素组成 测 试精度分 别为 土 别 土 士 工 测试结果与讨论 氢氧同位素 从表可以看出石英的值集中在 一 富集 比矿区南侧秦岭 群雁岭沟 组 大理 岩的 吕 牡 值 略偏低利用石英 一 水之间 的氧同位素平衡分馏 方程 石英冰 一 一 计算得到与石英达到分馏平衡的流体 水 值是 一 表测 试获得 包 裹体中水的 吕 值为 一 一 样品不纯者 一一 除外 胡 晰 处 员水 卜 一一 一 一 目 其次为一些印支 一 燕山期的辉长 岩脉 花岗斑岩脉和细 晶岩脉王志光等 张静 矿区各矿脉产于朱夏断裂北侧的次级断裂构造中矿脉 定位和产状均严格受断裂构造控制矿 石可划分为石英脉 型及蚀变岩型两大类围岩蚀变主要有硅化 绢 云母化 碳 酸盐化 绿泥石 化和粘土化等常见 的矿石矿物 为 自然银 辉银矿 黝铜矿 一 银黝铜矿 方铅矿 闪锌矿 黄铁矿 黄铜矿 等脉石矿物为石英 绢云母 绿泥石 方解石等 详见张静 等 工 根据脉体之间的切割关系 矿物共生组合及其生 成顺序 矿石结构构造等 将流体成矿过程分为 早 中 晚 个阶段早阶段发育粗粒石英 一 毒砂 一 黄铁矿组合 中阶段 发育细粒石英 一 闪锌矿 一 方铅矿 一 银金矿物组合 晚阶段 发 育石英 一 碳酸盐细脉从早到晚 个阶段的构造背景由挤 压经剪切向伸展转变张静等 银矿化主要发生在中 阶段 蚀变绢云母翎 尸勺 角坪 年龄 为 左右张静 银洞沟矿区 已揭露条矿脉图 其中 刊矿脉的规 模最大 矿化最好该矿脉及其赋矿断裂既切人 二郎坪群地层 又穿过卢家坪花岗岩体图 因此最具代 表性 也是作者研究的 重点该矿脉侧向分带现象清楚 以 银金多金属硫化物石英脉 宽 一 为中心 向两侧渐 变为银 一 金多金属硫化物绢英岩化带和黄铁绢英岩化带 宽 匡 当矿脉切穿花岗岩体时 矿体与 围岩界线清 楚蚀变带较窄矿石品位增高矿石类型主要为石英脉型 石英和碳酸盐矿物中流体包裹体丰富 可分为类 即 富 型 一一 型 和 一 型成矿流体 属于中温集中于 一 低盐度 袱献 富碳 含量 一 含 量为 的 十 一 一 型流体从成矿早到晚 流体盐 度 成矿压力逐渐降低 成矿深度 变浅 体系趋 向开放 张静 等 张静 坡水 一 样品地质与测试 作者采集了 矿 一 脉不同中段 不同成矿 阶段 的代表性 样品 进行了系统的同位素地球化学研究 测试工作在中国 地质科学院同位素地球化学开放实验室完成 首先 将分步碎至 一 目的石英样品经过清洗一粗 选一电磁选一人工挑选等步骤获得纯 度大于 锐 的石英颗 粒 为消除与石英共生的硫化物连 晶 将石英单矿物置人用 一 的稀硝酸溶液浸泡 小时 然后用去离子水冲洗 并以超声波离心仪清除杂质重复去离 二水 冲洗和超声波离 心处理次 直至 一 原子吸收 光谱仪显示淋液不含 离子 最后烘干得到可供分析的石英单矿物样品 然后 测试物的具体制备过程如下压石英的氧同位素 备 样是用 在 一 条件下与石英矿物反应 小 时 然后用液氮将产生 的纯化 最后在 将 转变 为 一 图银洞沟矿床成矿流体的氢氧同位素组成图 底图据 州 东秦岭 卜产 代大气降水范围据张理刚 一 乙 吕一 一 一 即 卜 河南有色地质勘查院河南内乡 一 南召地区银铜铅矿资源 评价项目设计书 生一 飞沉 岩石学报 表石英的氧 同位素及其包裹体的氢氧碳同位素组成 采样位置样品号成矿阶段 标准标准 吕 吕 丫 己 留 川 留临 均一温度戈 科 八 勺 一 介 气 一 三一 二 中中 一 丫 一 丫 一 丫 一一 一一 少 丫乡一 一 一 一 一 门 曰曰 一气 门勺一 只人 早晚早 甲毕 一 丫 办 门污八曰入 飞 内 一 气 一 早 一 中 一 中 丫 一 卜 一 和 一 晚 别 矿物 秦岭群雁岭沟组大理岩 一 留 矿物 泪 乙 和乙 别 一 是计算所得 卜 该样品做碳氮同位素寸不纯 从 图和表可以看出 银洞沟银 矿早阶段成矿 流体 的 卜认 变化于 一 吕 变化于 一 一 投影 点落在变质水与岩浆水区域的下方 只能说明流体来 自岩浆 作用或和变质作用 但无法据其确定究竟属于变质水还 是 岩浆水 尚需其他证据 来佐证 晚阶段 流体吕 卜叽 变化 于 一 吕 变化于 一 一 与早阶段 相比 向大 气降水线或 中生代东秦岭大气降水 范围张理刚 漂 移 表明晚阶段流体为大气降水热 液或有大量大气降水加 人中阶段成矿 流体个别样品中混有早阶段石英的吕 们 为 一 吕 值为 一 一 输仍落在变质水 与 岩浆水的交界区 但总体介于早 晚阶段样品之间 说明其可 能属十早阶段流体与大气降水的混合热液 碳同位素 包裹体 值介于 一一 表除成矿晚期 一 样品为 一 外 其余件早 一 中期样品 全为正 值 明显高于有 机质 平 均 一 大气 约 一 一一 介 淡 水 一 一 火成岩 岩浆系 统 一一 旅 地壳 一 和 地慢 一 一 几 等碳储库的吕 值 表明流 体 不可能来自上述碳储库然而 流体吕 与 确定的海相碳酸盐 的 范围平均值 一 一 十分一致 低于矿区南侧秦岭群雁岭沟组 大理岩的 乙 值 说明流体主要由海相碳酸盐地层提供类 似情况 还可 见 丁熊 耳山的 铁炉坪 银矿陈衍景等 对 二 康山金银矿 王海华等 上 宫金矿 陈衍景等 小秦岭和熊耳山矿田祁进平 等 天 山的望峰金矿 以及欧 洲 阿尔卑斯造山带 值得注意的是 热液体系中存在着 咋 拜 的平衡反应 伴随有碳同位素交换前述 名 是通 过测试爆裂提 取的而获得的结果提取的 中可能包 含了由和在高温条件下氧化而成的 由于 和 通常具有显著低于的吕 弓 值 因 此通常测得的 值低于流休包裹体中的 实际 值事实上 包裹 体研 究已经证实银洞沟成矿流体 中 含有 一 铸 的 气体张静 表 中 样品 丫 一 的含量 弘 最高张静 其 吕 值也最低 说明 确实影 响 了流体碳 同位素测试结果因此有必 要考虑 和 对 流体 值的影 日问 据研究郑水飞 和陈江峰田热液体系中碳同位素 平衡公式 为 吕 石 一 八 飞 十 为 摩尔比据此将测 定 的 己 值换算为 吕 值可见 银洞沟银矿床流体值均 为正值 介十 表 更充分地表明流体不 可能来自地慢 岩浆 有 机质和大气圈等碳储库 只能源 于海相碳酸盐地层 的变质 脱水 一 脱气作用 显然 碳 同位素为多解 的氢氧同位 素提供了单 一 选择 即早 中阶段 的成矿流体主要是变质 水 而非岩浆 水 张静等河南内乡县银洞沟银 多金属矿床碳 一 氢 一 氧同位素地球化学 流体来源及成矿机制 成矿流体来源 根据银洞沟矿床成矿流体的 一一 同位素特征 结 合矿区和区域地质情况 认为赋矿地层 二郎坪群小寨组或 和矿区南侧的秦岭群雁岭沟组在岩性上符合流体源区物质 的特征 小寨组以绢云石英片岩 黑 云白云石英 片岩 黑 云绢云 斜长片岩等为主 原岩为含碳酸盐夹层的浊流沉积 的复理石建造王志光等 秦岭群雁岭沟组主要为含 石墨的大理岩 一 片麻岩组合 从岩性上分析 二者均可提供 高乙 的变质流体 并与银洞 沟早阶段流体的氢 氧 碳同位素组成一致 相反 矿区各类岩浆岩 二郎坪群下部 细碧角斑岩建造以及地慢等 均不可能提供高吕 和石 的流体 由于目前缺乏小寨组同位素研究资料 且矿区的小 寨组中不含碳酸盐地层 我们倾向于认为雁岭沟组 为早阶段 成矿流体的主要源区 前述同位素特征还显示成矿晚阶段 流体系统为大气降 水 或者有大气降水加人 与包裹体成分等研究结果张静 等也相吻合 业 宕 夕 角闪岩相 一 了 与仁 林粒 岩干日 图银洞沟银多金属矿床成矿构造模式 一 成矿机制 鉴于上述认识 根据秦岭群总体上俯冲到二郎坪地体之 下的事实 陈衍景和富士 谷 张国伟 结合成矿 时间与陆陆碰撞时 间一 致 陈衍景等 一 以及矿床硫 铅同位素研究资料张静 初步认为银洞 沟银矿的流 体成矿机制如下图中生代早期 扬子板块与中朝板块 的碰撞导致秦岭群雁岭沟组大理岩以及部分 小寨组复理石 建造沿着朱夏断裂向北型俯冲到二郎坪地体之下 下插物 质在一定的温度压力条件下发生变质改造 产生富碳的成矿 流体 流体具有较高碳 氧同位素组成 成矿流体 向上运移 活化 萃取上 覆的仰冲盘主要是二郎坪